DETERMINATION OF AUTOTHERMAL REFORMER VOLUME BASED ON KINETIC MODELING FOR FUEL CELL SYSTEM



Benzer belgeler
Soğutucu Akışkan Karışımlarının Kullanıldığı Soğutma Sistemlerinin Termoekonomik Optimizasyonu

Deney No: 2. Sıvı Seviye Kontrol Deneyi. SAKARYA ÜNİVERSİTESİ Dijital Kontrol Laboratuvar Deney Föyü Deneyin Amacı

ENERJİ. Isı Enerjisi. Genel Enerji Denklemi. Yrd. Doç. Dr. Atilla EVCİN Afyon Kocatepe Üniversitesi 2007

PEM YAKIT HÜCRESİ MODELİ

ANADOLU ÜNivERSiTESi BiliM VE TEKNOLOJi DERGiSi ANADOLU UNIVERSITY JOURNAL OF SCIENCE AND TECHNOLOGY CiltNol.:2 - Sayı/No: 2 : (2001)

a IIR süzgeç katsayıları ve N ( M) de = s 1 (3) 3. GÜRÜLTÜ GİDERİMİ UYGULAMASI

ENDÜSTRİYEL BİR ATIK SUYUN BİYOLOJİK ARITIMI VE ARITIM KİNETİĞİNİN İNCELENMESİ

4.5. SOĞUTMA KULELERİNİN BOYUTLANDIRILMASI İÇİN BİR ANALIZ

MAK 744 KÜTLE TRANSFERİ

TE 06 TOZ DETERJAN ÜRETİM TESİSİNDEKİ PÜSKÜRTMELİ KURUTMA ÜNİTESİNDE EKSERJİ ANALİZİ

YAKIT DÖNÜŞTÜRÜCÜDE DÖNÜŞTÜRÜLMÜŞ DOĞALGAZ YAKITLI KATI OKSİTLİ YAKIT PİLİ DİZİNİ MODELLEMESİ

Sistemde kullanılan baralar, klasik anlamda üç ana grupta toplanabilir :

X, R, p, np, c, u ve diğer kontrol diyagramları istatistiksel kalite kontrol diyagramlarının

Toplam Eşdeğer Deprem Yükünün Hesabı Bakımından 1975 Deprem Yönetmeliği İle 2006 Deprem Yönetmeliğinin Karşılaştırılması

FLYBACK DÖNÜŞTÜRÜCÜ TASARIMI VE ANALİZİ

Entropi tünelinden çıkmanın tek yolu ekserji iksirini içmektir! (A. Midilli)

EVRİMSEL ALGORİTMA İLE SINIRLANDIRMALI DİNAMİK OPTİMİZASYON

Bölüm 15 Kimyasal Denge. Denge Kavramı

PÜRÜZLÜ AÇIK KANAL AKIMLARINDA DEBİ HESABI İÇİN ENTROPY YÖNTEMİNİN KULLANILMASI

Toprak hava ısı değiştirgeçleri (THID) konvansiyonel

E = U + KE + KP = (kj) U = iç enerji, KE = kinetik enerji, KP = potansiyel enerji, m = kütle, V = hız, g = yerçekimi ivmesi, z = yükseklik

YANMA. Derlenmiş Notlar. Mustafa Eyriboyun ZKÜ

TÜRKİYE DEKİ 380 kv LUK 14 BARALI GÜÇ SİSTEMİNDE EKONOMİK YÜKLENME ANALİZİ

ÇOKLU REGRESYON MODELİ, ANOVA TABLOSU, MATRİSLERLE REGRESYON ÇÖZÜMLEMESİ,REGRES-YON KATSAYILARININ YORUMU

Entropi tünelinden çıkmanın tek yolu ekserji iksirini içmektir! (A. Midilli)

EGE ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ/MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ (DR) EGE ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ/MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ (YL)/ENERJİ BİLİM DALI

5.3. Tekne Yüzeylerinin Matematiksel Temsili

Bir Hava Emişli Hassas Ekim Makinası ile Karpuz Tohumlarının Ocağa Ekimi. Hill Drop Sowing of Watermelon Seeds using a Precision Vacuum Seeder

FİZİKSEL KİMYA I FİNAL SINAVI

ESM-1510 DIN Ray Montajlý Sýcaklýk Kontrol Cihazý. ESM-1510 DIN Ray Montajlý Dijital, ON / OFF Sýcaklýk Kontrol Cihazý

YER ÖLÇÜLERİ. Yer ölçüleri, verilerin merkezini veya yığılma noktasını belirleyen istatistiklerdir.

Yard. Doç. Dr. Oben Dağ 1. İstanbul Arel Üniversitesi Özet. 1. Giriş. 2. Problemin Tanımı

İki Serbestlik Dereceli KardanUygulamasının Kararlılaştırılması

T. C. GÜMÜŞHANE ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ DENEYLER 1 ÇOKLU ISI DEĞİŞTİRİCİSİ DENEYİ

GÜNEŞ ENERJİLİ BİR SULAMA SİSTEMİNDE BOOST KONVERTERDEN BESLENEN ARM SÜRÜCÜ SİSTEMİNİN ANALİZİ

Çift Katlı Kumaş Dokuma Tekniği

ÖRNEK SET 5 - MBM 211 Malzeme Termodinamiği I

TEKNİK FİZİK ÖRNEK PROBLEMLER-EK2 1

NOT: Toplam 5 soru çözünüz, sınav süresi 90 dakikadır. SORULAR VE ÇÖZÜMLER

Temiz hava ile enerji geri kazanımı!

Aşağıda verilen özet bilginin ayrıntısını, ders. kitabı olarak önerilen, Erdik ve Sarıkaya nın. Temel Üniversitesi Kimyası Kitabı ndan

TRİSTÖR VE TRİYAK HARMONİKLERİNİN 3 BOYUTLU GÖSTERİMİ VE TOPLAM HARMONİK BOZUNUMA EĞRİ UYDURMA

İSTANBUL TEKNİK ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ ELEKTRİKLİ FIRINLARDA ENERJİ TÜKETİM DENEYLERİNİN MODELLENMESİ

Dokuz Eylül Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Çevre Mühendisliği Bölümü, Buca/İZMİR. Yanma. Prof.Dr. Abdurrahman BAYRAM

1. GAZLARIN DAVRANI I

ELM201 ELEKTRONİK-I DERSİ LABORATUAR FÖYÜ

YAPILARIN ENERJİ ESASLI TASARIMI İÇİN BİR HESAP YÖNTEMİ

SU İHTİYAÇLARININ BELİRLENMESİ. Suİhtiyacı. Proje Süresi. Birim Su Sarfiyatı. Proje Süresi Sonundaki Nüfus

Öğr. Elemanı: Dr. Mustafa Cumhur AKBULUT

Bulanık Mantık ile Hesaplanan Geoid Yüksekliğine Nokta Yüksekliklerinin Etkisi

Bölüm 3 SAF MADDENİN ÖZELLİKLERİ

NOT: Toplam 5 soru çözünüz, sınav süresi 90 dakikadır. SORULAR VE ÇÖZÜMLER

BALİ KHO BİLİM DERGİSİ CİLT:23 SAYI:2 YIL:2013. BULANIK BOYUT ANALİZİ ve BULANIK VIKOR İLE BİR ÇNKV MODELİ: PERSONEL SEÇİMİ PROBLEMİ.

İDEAL GAZ KARIŞIMLARI

ÖZET Anahtar Kelimeler: ABSTARCT Keywords: 1. GİRİŞ

Proses Tekniği 3.HAFTA YRD.DOÇ.DR. NEZAKET PARLAK

ε ph Özgül fiziksel ekserji [kj/kg]

Isıtma tesisatında yıllık yakıt miktarı hesaplanarak, yakıt deposu tesisin en az 20 günlük yakıt gereksinimini karşılayacak büyüklükte olmalıdır.

Gazların sıcaklık,basınç ve enerji gibi makro özelliklerini molekül kütlesi, hızı ve sayısı gibi mikroskopik özelliklerine bağlar.

BORUSAL (TUBULAR) AKIŞ REAKTÖRÜ

PSM 11 PEM YAKIT HÜCRELERİNİN YAPAY SİNİR AĞLARI İLE MODELLENMESİ

T.C BART/N il ÖZEL IDARESI Plan Proje Inşaat ve Yatırım Müdürlüğü TEKLIF MEKTUBU. TEKLI F-SAHTBI Nlf'J

QKUIAN. SAĞLIK BAKANLIĞI_ KAMU HASTANELERİ KURUMU Trabzon Ili Kamu Hastaneleri Birliği Genel Sekreterliği Kanuni Eğitim ve Araştırma Hastanesi

Soru No Program Çıktısı 3, ,10 8,10

İÇME SUYU ŞEBEKELERİNİN GÜVENİLİRLİĞİ

KYM 101 KİMYA MÜHENDİSLĞİNE GİRİŞ PROBLEM SETİ

tarih ve sayılı Resmi Gazetede yayımlanmıştır. KURUL KARARI. Karar No: Karar Tarihi: 30/12/2014

DENEY 4: SERİ VE PARALEL DEVRELER,VOLTAJ VE AKIM BÖLÜCÜ KURALLARI, KIRCHOFF KANUNLARI

TEMEL DEVRE KAVRAMLARI VE KANUNLARI

Betül BektaĢ Ekici Accepted: October ISSN : bbektas@firat.edu.tr Elazig-Turkey

Çözüm: m 1 = m 2 = 1g, G = 6.66 x 10-8 cm 3 /s.g, r = 1 cm. m m 1 2 F = G r 2 1 x 1. F = 6.66 x F = 6.66 x 10-8 din (= g.

ETİL ASETAT-ETANOL AZEOTROP KARIŞIMININ DAMITILDIĞI BİR EKSTRAKTİF DOLGULU DAMITMA KOLONUNUN SICAKLIK KONTROLÜ

TEKNOLOJĐK ARAŞTIRMALAR

( ) 3.1 Özet ve Motivasyon. v = G v v Operasyonel Amplifikatör (Op-Amp) Deneyin Amacı. deney 3

Aktif Manyetik Yatak Elektriksel Dinamik Modeli

BÖLÜM 19 KİMYASAL TERMODİNAMİK ENTROPİ VE SERBEST ENERJİ Öğrenme Hedefleri ve Anahtar Kavramlar: Kendiliğinden, tersinir, tersinmez ve izotermal

2-Emisyon Ölçüm Raporu Formatı

TERMODİNAMİK SINAV HAZIRLIK SORULARI BÖLÜM 4

ZKÜ Mühendislik Fakültesi - Makine Mühendisliği Bölümü ISI VE TERMODİNAMİK LABORATUVARI Sudan Suya Türbülanslı Akış Isı Değiştirgeci Deney Föyü

JFM316 Elektrik Yöntemler ( Doğru Akım Özdirenç Yöntemi)

BÖLÜM 1: TEMEL KAVRAMLAR

Ek 7.1: Güney Akım Açık Deniz Doğalgaz Boru Hattı ndan Kaynaklanan Atmosferik Emisyonlar Türkiye Bölümü: İnşaat ve İşletim Öncesi Aşamaları

ÇATALAĞZI TERMİK SANTRAL KATI FOSİL YAKITI KIRILMA DAVRANIŞININ KARIŞTIRMALI DEĞİRMEN VE BİLYALI DEĞİRMENDE KARŞILAŞTIRILMASI

FİZİKOKİMYA I ARASINAV SORU VE CEVAPLARI GÜZ YARIYILI

TÜPRAŞ HAM PETROL ÜNİTESİNDE ENERJİ ve EKSERJİ ANALİZİ

ÇANAKKALE-ÇAN LİNYİTİNİN KURUMA DAVRANIŞI

TEKNOLOJĐK ARAŞTIRMALAR

RSM Türbülans Modeli İle Enerji Kırıcı Yapı Üzerindeki Akımın Sayısal Modellenmesi

Meteorolojik Verilerin Yapay Sinir Ağları Đle Modellenmesi

YÖNETİM VE EKONOMİ Yıl:2006 Cilt:13 Sayı:1 Celal Bayar Üniversitesi İ.İ.B.F. MANİSA

EK-1 01 OCAK 2014 TARİHLİ VE SATILI RESMİ GAZETEDE YAYINLANMIŞTIR.

TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR

Yrd. Doç. Dr. Atilla EVCİN Afyonkarahisar Yrd. Doç. Dr. Atilla EVCİN Afyonkarahisar Temel: 100 mol kuru su gazı. caklık k ve 5 bar basınc

TER 201 TERMODİNAMİK Güz Yarıyılı ÖDEV 3 İlan Tarihi: Teslim Tarihi: haftasındaki ders saatinde

T. C. SÜLEYMAN DEMİREL ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ CO 2 SOĞUTKANLI SOĞUTMA SİSTEMLERİNİN TERMODİNAMİK VE TERMOEKONOMİK ANALİZİ

KİMYASAL REAKSİYON MÜHENDİSLİĞİ

FABRİKA İSTANBUL AVRUPA YAKASI İST. LEVENT ADANA BURSA BODRUM

MAK TERMODİNAMİK BAHAR YARIYILI ARA SINAV-2

Bölüm 7 ENTROPİ. Prof. Dr. Hakan F. ÖZTOP

Veride etiket bilgisi yok Denetimsiz öğrenme (unsupervised learning) Neden gereklidir?

Transkript:

YAKIT İLİ SİSTEMİ İÇİN KİNETİK MODELLEMEYE DAYALI OTOTERMAL REAKTÖR HACMİNİN BELİRLENMESİ Cüneyt EZGİ* ve M.Turhan ÇOBAN** *Ege Ünverstes Mühendslk Fakültes Makna Mühendslğ Bölümü, 35040 İzmr e-posta: cuneytezg00@yahoo.com ** Ege Ünverstes Mühendslk Fakültes Makna Mühendslğ Bölümü, 35040 İzmr e-posta: turhan.coban@ege.edu.tr Özet: Yakıt pller, savaş gemlernde elektrk gücü üretm çn büyük potansyel sağlar. Günümüzde savaş gemler, NATO F-76 dzel yakıtı kullanmaktadır. Ototermal yakıt dönüştürücü, yakıt dönüşüm sstemnn çekrdeğdr. Bu çalışmada, NATO F-76 dzel yakıtlı yakıt pl sstemndek ototermal yakıt dönüştürücünün kmyasal knetk modellemeye dayalı hacm belrlenmeye çalışılmıştır. Termodnamk hesaplamalar, tcar br hesaplama aracı olan COMSOL Reacton Engneerng paket programı le yapılmıştır. Model yakıt olarak C 14 H (Tetradecane) seçlmştr. Tetradecane, ağır hdrokarbonlu sıvı olmasından dolayı NATO F-76 dzel yakıtı yerne kullanılablecek y br seçmdr. Anahtar Kelmeler: Ototermal yakıt dönüşümü, NATO F-76, Yakıt pl, Knetk modelleme, Reaktör boyutlandırma DETERMINATION OF AUTOTHERMAL REFORMER VOLUME BASED ON KINETIC MODELING FOR FUEL CELL SYSTEM Abstract: Fuel cells provde great potental for electrc power generaton on-board surface shps. Today naval shps use F-76 marne desel fuel. Autothermal reformer (ATR) s the core of the fuel processng system. In ths study, ATR n NATO F-76 desel fuelled sold oxde fuel cell system was optmzed based on chemcal knetc modelng. Our analyss determned reactor or catalyst volume based on chemcal knetc modelng of NATO F-76 for naval fuel cells. The thermodynamc calculatons were made wth a commercal calculaton tool (Comsol Reacton Engneerng Lab.) usng C 14 H as model fuel and an enhanced set of consdered speces and thermodynamc data. Tetradecane s a good choce to be used as a surrogate for n NATO F-76 desel for the development of fuel processng systems snce t s a heavy hydrocarbon lqud. Keywords: Autothermal reformng, NATO F-76, Fuel cell, Knetc Modelng, Reactor Szng SEMBOLLER A 1 Frekans faktörü [mol.g -1 cat.s -1.atm - ] E 1 Aktvasyon enerjs [kj.mol -1 ] F Maddenn debs [mol.s -1 ] H Standart entalp değşm [kj.mol -1 ] k Hız sabt [mol.g -1 cat.s -1.atm - ] R Gaz sabt [kj.mol -1.K -1 ] R Maddenn hız fades [mol.m -3.s -1 ] S Standart entrop değşm [kj.mol -1.K -1 ] T Sıcaklık [K] V Reaktör hacm [m 3 ] v Hacmsel deb [m 3.s -1 ] 1

1. Grş Dzel yakıtların yüksek enerj yoğunluğu le brlkte taşıma ve depolama kolaylıklarının olması bu yakıtın hdrojence zengn gaza dönüşümü çn araştırma yapmayı zorunlu kılmıştır. Örneğn, dzel yakıttan dönüştürülen gaz, katı okstl yakıt pllernde br yakıt olarak kullanılablr. Katı okstl yakıt pller se elektrksel güç üretr. Çeştl tp yakıt pller çersnde katı okstl yakıt pllernn verm en yüksektr. Bu şeklde sağlanan güç, yakıt tüketmn ve emsyonları düşürerek, daha uzun motor ömrü sağlamaktadır. Dzel yakıtın hdrojence zengn gaza dönüşümü 3 farklı proses le gerçekleştrleblmektedr. Bunlar, buharlı yakıt dönüşümü, kısm oksdasyon ve ototermal yakıt dönüşümüdür. Dzel yakıtın dönüşümü ve prosesn knetk modellemes zordur. Çünkü dzel yakıtın çersnde yaklaşık 400 tür hdrokarbon, 0 organk kükürt bleşğ ve katkılar yer almaktadır. Dzel yakıtın knetk modellemes le yapılan çok az çalışma bulunmaktadır. Bu çalışmalar referans yakıtlar baz alınarak gerçekleştrlmektedr. Dorazo ve arkadaşları, tetradecane dönüşümü üzerne gaz fazında mekanstk br çalışma önermşlerdr [1]. Rojesh ve arkadaşları, Dorazo nun önerdkler mekanzmanın prosesn brkaç davranışını ntelk olarak yakaladığını, ancak deneysel very ncelk olarak yakalayamadıklarını bldrmş olup yaptıkları çalışmalarda prosesn deneysel davranışını ve çıkış kompozsyonunu % 5 hata le yakalayabldklern açıklamışlardır []. Katı okstl yakıt pl sstemnde yer alan ototermal yakıt dönüştürücü (ATR), yakıt dönüşüm sstemnn çekrdeğn oluşturur ve boyutlandırması zordur. Tasarım denklemlernn en öneml uygulamalarından brs reaktör hacmnn belrlenmesdr. Verlen br reaksyon knetğ blgs le reaktör ve/veya katalzör hacmlern hesaplamak çn arzu edlen molar akış debler kullanılablr. Bu çalışmada NATO F-76 dzel yakıtlı katı okstl yakıt pl sstemnde kullanılan ototermal reaktörün kmyasal knetk modellemeye dayalı optmzasyonu yapılmıştır. Ototermal dönüşüm, kısm oksdasyon le buharlı yakıt dönüşümünün br oksdasyonudur. Ototermal reaktöre gren dzel yakıt, su buharı ve oksjen karışımı hdrojence zengn gaz olarak reaktörü terk etmektedr. Analzmz, savaş gemler çn kullanılan dzel yakıtın kmyasal knetk modellemesne dayalı olarak reaktör veya katalzör hacmn belrlemştr. Modelde, dolgulu yataklı reaktör (BR) ve heterojen katalzör kullanılmıştır. Heterojen katalzör katı fazda olup, tepkme gazlarından farklılık gösterr. Katalzörler genel olarak her reaksyon çn özeldrler. Br reaksyon çn reaksyonu çok y katalzleyen br katalzör, benzer reaktantları çeren br başka reaksyon çn y br katalzör olmayablr. Katalzörler reaksyonun etknleşme enerjsn düşürerek reaksyonun dengeye daha kısa sürede ulaşmasını sağlayan ve reaktanta göre çok az mktarda kullanılan maddelerdr. Model olarak platn katalzör seçlmştr. 10 kw elektrk gücü üretm çn katı okstl yakıt pl sstemnde htyaç duyulan ototermal reaktörün optmum hacm belrlenmştr. Grş ve ürün konsantrasyonları çn model tarafından üretlen konsantrasyon profl, sabt sıcaklık ve dolgulu yataklı reaktör hacmler çn gösterlmştr.. Nato F-76 Dzel Yakıt Yakıt pl tabanlı yardımcı güç ünteler, konvansyonel dzel elektrojen gruplarına br alternatf olarak umut vaat etmektedr. Hdrojen, yakıt pller çn deal br yakıttır. Ancak doğada bleşkler halnde bulunmaktadır. Hdrojen üretmenn yolu vardır. Brncs, suyun elektrolz, kncs se fosl yakıtların dönüşümüdür. Yüksek enerj vermnden dolayı yakıt dönüşümü terch edlmektedr [3]. Nato ülkelernn savaş gemlernde F-76 dzel yakıtı kullanılmaktadır. F-76 Denz dzel yakıtı, denz araçlarının dzel motorlarında kullanılan ve setan ndeks, alevlenme noktası, akma noktası, vskoztes, külü, karbonu ve kükürdü ayarlanmıs damıtılmıs br petrol ürünüdür. F-76 denz dzel yakıtının teknk özellkler Tablo-1 de gösterlmstr [4]. Tablo-1 Molekül formülü C 14,8 H 6,9 Moleküler ağırlık 05 kg/kmol H/C oranı (molar) 1,8 Hdrojen çerğ %1,5 (mn.) Alt ısıl değer 4.700 kj/kg

F-76 dzel yakıtı çok yüksek hacmsel hdrojen yoğunluğuna sahptr (mn.1.5% H ). 008 yılı öncesnde % 1 olan kükürt oranı, 008 sonrasında % 0,5 e düşürülmüştür [5,6]. Su üstü savaş gemlernde yakıt pl kaynağı olarak kullanılmak üzere hdrojence zengn gaza dönüştürülecek br yakıt dönüştürücüye htyaç duyulmaktadır. F-76 dzel yakıtı br petrol ürünü oldugundan sabt br karısım formülü mevcut degldr, orjnal petrolün yapısına göre degsm gösterr. Tpk br F-76 dstlasyon eğrs Sekl-1 de gösterlmstr. 3. Referans Yakıt ve Knetk Model Şekl 1. F-76 dstlasyon eğrs Tetradecane, ağır hdrokarbonu, mol ağırlığı, alt ısıl değer ve ortalama kaynama noktasının F-76 dzel yakıta yakın olması nedenyle NATO F-76 denz tp dzel yakıta referans yakıt olarak seçlmştr. Dzel ve referans yakıtların özellğ Tablo de verlmştr. Yakıt Molekül Formülü Tablo. Yakıt özellkler [5] Moleküler Ağırlık (kg/kmol) Alt ısıl değer (kj/kg) Kaynama noktası İKN=165 o C SKN=367 o C NATO F-76 Dzel C 14.8 H 6.9 (ortalama) 05 4.700 Tetradecane C 14 H 198,39 44.04 53,55 o C İKN:İlk kaynama noktası SKN:Son kaynama noktası Yakıt dönüşümü, yüzey reaksyonlarını ve bnlerce gaz fazını çeren karmaşık br reaksyon mekanzmasına sahptr. Özellkle ağır hdrokarbon çeren gazlar çn çok y anlaşılamamaktadır. Tetradecanın ototermal yakıt dönüşümünün knetk modellemes çn kullanılan aşağıda belrtlen ana reaksyonlar kullanılmıştır []. C14 H + 1,5O 14CO + 15H O H 98 = 8805kJ / mol (1) C 14H + 14H O 14CO + 9H H = 170 98 kj / mol () CO + H + H = kj / mol (3) O CO H 98 41 3

3.1 Tetradecane toplam oksdasyonu çn knetk hız armar ve arkadaşlarının toplam oksdasyon çn önerdkler hız fades [], le verlmektedr.burada hız sabt; r = (4). 1 k1 C. 14 H O E = 1 k 1 A1.exp. T (5) R 3. Tetradecane buharlı yakıt dönüşümü ve su-gaz dönüşüm reaksyonu çn knetk hız armar ve arkadaşlarının [], Buharlı yakıt dönüşümü çn önerdkler hız fades, = DEN1 (6) C14H k. / r H Su-gaz dönüşüm reaksyonu çn önerdkler hız fades, le verlmektedr. Burada; k. = DEN1 (7) 3 H CO 3 CO. H / O H K eq r H. CO H O DEN 1+ a. + K HO + KCOCO + 1 H H H O H = (8) K K eq, su-gaz dönüşüm (WGS) reaksyonu çn denge sabtdr. K ln 46,6 ( ) = 3, 93 K eq (9) T o 0 ( S / R) exp( H RT ) exp / = (10) Bleşen basınçları, gazların konsantrasyonuna (mol/m 3 ) bağlı olarak yazılablr. Dzel yakıt,c 14 H un yüzde dönüşüm oranı, X, = C. R T (11). X F0 _ C14 H F _ C14 H =.100 (1) F _ C H 0 14 le verlmektedr. 4

3.3 arametreler Knetk model çn tahmn edlen parametreler, Tablo de verlmştr []. Tablo. arametreler arametre Brmler Değer A k 1 (mol.g -1 cat.mn -1.atm - ) 100 1 E 1 (J/mol) 47.80 A k (mol.g -1 cat.mn -1.atm -1/ ) 560 E (J/mol) 10.660 A k 3 (mol.g -1 cat.mn -1.atm -1 ) 73 3 E 3 (J/mol) 141.140 0 S J.mol -1 K -1 11 HO 0 H J.mol -1 63.60 H O S 0 J.mol -1 K -1-151 CO H 0 J.mol -1-90.010 CO J.mol -1 K -1-15 S 0 H J.mol -1 H 0 H 4. Dolgulu Yatak Reaktör ve Katalzör -80.170 a 0,56 Dolgulu yatak reaktörler, katalzör parçacıkları le doldurulmuş borulu reaktörlerdr. Endüstrde en çok kullanılan reaktör tpdr. Slndr seklnde br borudan barettr (Sekl ). Boru tp reaktörde; maddelern konsantrasyonları ve sıcaklığı, konumla degsmektedr. Kataltk yakıt dönüşüm prosesnde kullanılan reaktörler, ana tpte kategorlendrlmektedr. Brncs dolgulu yatak reaktörler, kncs se monolth reaktörlerdr. Dolgulu yatak reaktörler pellet veya granül formatındak katalzörler le doldurulmuştur. Monolth reaktörler se katı duvarlarla ayrılmış brçok paralel akış kanallarına sahptr. Knetk modelde parametrelern tespt çn, NETL (US-DOE) tarafından sağlanan deneysel ver kullanılmıştır. Çalışmada, tetradecane, dzel yakıt çn referans yakıt olarak kullanılmış ve deneyler, sabt yataklı reaktör sstemnde uygulanmıştır. Reaktör, sürekl olarak kararlı halde çalıştırılmış ve bu testlerde 0,9 g t/alumna katalzör kullanılmıştır.sıcaklık, 750 o C ve 900 o C arasında değşmştr. Kütlesel denge, Burada, Şekl. Dolgulu Yatak Reaktör df = R (13) dv F c = (14) v Burada, v, hacmsel akış debsdr (m 3 /s). İdeal gazlar çn, 5

v = R. T g F (15) Basınç düşümü hmal edldğnde enerj denges, c = R. T. g F F (16) dt F = ws + Q + Q dv C p.., (17) Q H j. r j j ext = (18) 5. Katı Okstl Yakıt l Sstem Savas gemlernde temel olarak dzel gurupları ve gaz türbn sstemler enerj kaynagı olarak kullanılmaktadır. Bugünün konvansyonel teknolojs, gemlerde mevcut ana ve yardımcı maknalarda mnumum emsyonlara ulasmıstır. Gemlerden kaynaklanan toplam hava emsyonlarını düsürmek çn yen ve enerj verm yüksek olan çözümlere htyaç vardır. Ezg, suüstü savaş gemsnde 10 kw güç üreten dzel yakıtlı katı okstl yakıt pl sstem tasarlamış ve termodnamk analzn yapmıştır. 10 kw güç sağlayan genel sstem özellkler Tablo 3 de, ATR grş gaz kompozsyonu Tablo- 4 de verlmştr. NATO F-76 dzel yakıtlı katı okstl yakıt pl sstemnn toplam verm % 55,8 olup, 10 kw elektrk güç üretm çn toplam yakıt sarfyatı toplam kg/saat hesaplanmıstır [7]. Tablo 3 Genel sstem özellkler [7] Yakıt pl tp SOFC Net güç 10 kw Yakıt tp NATO F-76 Yakıt dönüştürücü tp ATR Buhar/karbon 3,5 O /C 0,3 Basınç Atmosferk basınç Yakıt depolama Sıvı dzel tank Table 4. ATR grş gaz kompozsyonu [7] Reaktant mol/mol dzel kg/h m 3 /h mol/h NATO F-76 1 1 146 O 3,80 17,79 45 554 H O 45,3148 119,36 54 6615 6. Araştırma Sonuçları Ototermal yakıt dönüşümü, kısm oksdasyon ve buharlı yakıt dönüşümünün br kombnasyonudur. Yakıt, buharla ve oksjen veya hava le karıştırılmaktadır. Knetk modellemeye göre; C 14 H un farklı sıcaklıklarda tahmn edlen akış debler Şekl-3 de, dönüşüm oranları Şekl-4 de gösterlmştr. Sıcaklık arttıkça, reaktör hacmler, dolayısıyla katalzör mktarları azalmaktadır. 103,15 K de 0, m 3 lük (00 ltre) reaktör hacm, 1173,15 K de 0,05 m 3 e (50 ltre) düşmektedr. 6

Şekl-3 C 14 H nün akış debler Şekl-4 C 14 H un dönüşüm yüzdes Tetradecane, 103,15 K de 0, m 3 reaktör hacmnde % 100 oranında, 0,05 m 3 reaktör hacmnde % 8 oranında dönüşmektedr (Şekl-4). Oksjen akış debs, reaktör hacm arttıkça azalma eğlm göstermekte, sonra sabt halde seyretmektedr. Ayrıca, sıcaklık arttıkça, htyaç duyulan reaktör hacm azalmaktadır (Şekl-5). 7

Şekl-5 Reaktör grşndek O debler Şekl-6 Reaktör grşndek H O debler Buhar akış debs, önce br mktar artmakta, sonra azalmaktadır. Sıcaklık arttıkça, htyaç duyulan reaktör hacm azalmaktadır (Şekl-6). Hdrojen akış debs, sıcaklık arttıkça artmaktadır. Sonra asmptotk eğr halnde seyretmektedr (Şekl-7). 8

Şekl-7 Reaktör çıkışındak H debler Reaktör çıkışındak CO ve CO gazlarının molar akış debler (mol/s), sırasıyla Şekl-8 ve Şekl-9 da verlmştr. Şekl-8 Reaktör çıkışındak CO debler 9

Şekl-9 Reaktör çıkışındak CO akış debler 7. Tartışma ve Sonuçlar Nato F-76 dzel yakıtın ototermal yakıt dönüşümünü tanımlayan knetk br model esas alınarak ototermal reaktörün hacm hesaplanmıştır. Nato F-76 dzel yakıta referans yakıt olarak tetradecane seçlmştr. Termodnamk hesaplamalar, tcar br hesaplama aracı olan COMSOL Reacton Engneerng paket programı le yapılmıştır. Katı okstl yakıt pl sstemnde ototermal reaktörün hacm, sıcaklık arttıkça azalmaktadır. Burada hesaplanan hacmler, knetk modellemedek hata oranı kadar değşecektr. Daha doğru ve hassas sonuçlar çn, dzel yakıtın deneysel çıkış kompozsyonuna yakın sonuçlar verecek yen knetk modellere htyaç duyulmaktadır. Çalışmalar temel olarak Nato F-76 dzel yakıtın yakıt pllernde kullanılmak üzere hdrojence zengn br gaza dönüştürülebleceğn ortaya koymaktadır. Gelecek yıllarda yapılacak yleştrmeler bu teknolojnn tcarleşmesne ve elektrk üretm çn su üstü gemlerde kullanımına zn verecektr. KAYNAKLAR [1] Dorazo L, Castald M., Autothermal reformng of tetradecane (C 14 H ): A mechanstc approach, Catalyss Today 136 (008) 73 80 [] armar R. D., Kundu A., Thurgood C., eppley B. A. and Karan K., 010, Knetc studes of the autothermal reformng of tetradecane over t/alo3 catalyst n a fxed-bed reactor, Fuel 89, 11-10. [3] A. Cutllo, S. Speccha, M. Antonn, G. Saracco, V. Speccha, Desel fuel processor for EM fuel cells: Two possble alternatves (ATR versus SR), Journal of ower Sources 154 (006) 379 385 [4] Stenfeld G, Sanderson R, Ghezel-Ayagh H, Abens S, Cerv MC. Dstllate fuel processng for marne fuel cell applcatons. AICHE sprng 000 meetng, 5 9 March 000, Atlanta, GA, USA. [5] MIL-DTL-16884L, Detal Specfcaton Fuel, Naval Dstllate,3 October 006, [6] NATO Standardzaton Agreement (STANAG) Stanag No:1385 (Edton 3), Gude Specfcatons (Mnmum Qualty Standards) For Naval Dstllate Fuels, 0 Aprl 006 [7] Çoban, M.,TURHAN, Ezg, Cuneyt, Desgn And Thermodynamc Analyss Of SOFC System Versus Desel Engne As Auxlary ower Onboard Surface Warshp (In Turksh), IV. Ege Energy Symposum,Izmr, (008) 491-501 10